CN104567920A - 一种用于激光陀螺合光装配的光电管调整装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于激光陀螺合光装配的光电管调整装置。它包括光学平台、光电管调整机构、激光陀螺抖动装置及激光陀螺合光装配中待装配光学元件。本发明采用直线驱动杆和电机联合控制的方法建立的光电管调整装置运动输出轨迹灵活、工作空间大、可操作性好、定位精度高，有助于提高光电管的角度、位置调整精度，进而提高激光陀螺合光工艺的质量和效率。

Description

一种用于激光陀螺合光装配的光电管调整装置

技术领域

本发明涉及激光陀螺合光领域，特别是一种用于激光陀螺合光装配的光电管调整装置。

技术背景

激光陀螺具有快速反应能力强、动态测量范围宽、线性度好、动态误差小、高精度、可靠性高等优点，广泛应用于捷联式惯性导航系统中。激光陀螺的合光是指在激光陀螺的制造过程中精确调整合光棱镜及光电管的位置，使得谐振腔体内运行的激光束输出时产生干涉，准确得到对应于陀螺角速度的频差信息。光电管的调整是激光陀螺合光装配的重要组成部分，目前国内激光陀螺的合光装配中的光电管调整工艺主要采用人工操作方式，由于受到操作人员的经验、技巧等诸多因素的影响，人工调整光电管的质量和效率已无法满足激光陀螺生产的需要。

发明内容

本发明的目的在于针对现有的采用人工操作的光电管调整工艺中存在的问题，提供一种用于激光陀螺合光装配的光电管调整装置，定位精度高、可操作性好、输出轨迹灵活、工作空间大，有助于提高激光陀螺合光工艺的质量和效率。

为达到上述目的，本发明的思路如下：

考虑机械结构完成合光装配的方便性，谐振腔体应竖直放置，即装配合光棱镜的平面反射镜与水平面平行。由于光电管要安装在合光棱镜的上表面以接受谐振腔体的输出光，而合光棱镜的上表面与水平面成一定倾角，光电管在整个合光工艺中要求能绕自身旋转来调节两束光的相位差，故光电管调整装置的应该具有较大的工作空间，而且执行端的输出轨迹应具有较高的灵活性，本发明采用三维回转机构和一维回转机构相结合的方法，满足较大工作空间、较高灵活性的要求。因此，光电管调整装置由一个三维回转机构、一个一维回转机构和一个光电管夹持机构串联组成，用以实现光电管的运动。

基于以上思路，本发明采用如下技术方案：

一种用于激光陀螺合光装配的光电管调整装置，包括一个光学平台、一个光电管调整机构、激光陀螺抖动装置及激光陀螺合光装配中待装配光学元件，所述光电管调整机构安装在光学平台右侧，激光陀螺抖动装置安装在光学平台左侧，激光陀螺合光装配中待装配光学元件中的谐振腔体安装在激光陀螺抖动装置上，激光陀螺合光装配中待装配光学元件的平面镜和合光棱镜放置在谐振腔体上，所述光电管调整机构内有直线驱动杆联合旋转驱动杆驱动其活动并实现联动，并有直线驱动杆驱动激光陀螺合光装配中待装配光学元件中的光电管的夹持，从而实现光电管的调整。

所述光电管调整机构包括一个底板、一个三维回转机构、一个一维回转机构及一个光电管夹持机构，所述的底板固定在光学平台台面的右侧，三维回转机构下端通过一个球铰与底板铰连，一维回转机构中部通过回转副与三维回转机构上端转动连接，光电管夹持机构的一端通过螺钉直接与一维回转机构的一端连接。

所述的三维回转机构包括一个三维动臂、一个第一直线驱动杆、一个第一旋转驱动杆、一个第一连杆、一个第二旋转驱动杆和一个第二连杆，三维动臂通过一个球铰与底板铰连，第一直线驱动杆一端通过一个球铰与三维动臂铰连，第一直线驱动杆另一端通过另一个球铰与底板铰连，第一旋转驱动杆一端通过一个虎克铰链与底板铰连，第一旋转驱动杆另一端通过转动副与第一连杆铰连，第一连杆另一端通过一个球铰与三位动臂铰连，第二旋转驱动杆一端通过一个虎克铰链与底板铰连，第二旋转驱动杆另一端通过转动副与第二连杆铰连，第二连杆另一端通过一个球铰与三位动臂铰连。第一直线驱动杆、第一旋转驱动杆和第二旋转驱动杆可独立驱动三维动臂运动，也可混合驱动三维动臂运动，实现三维动臂绕球铰三条轴线的三维转动，可实现光电管夹持器的大行程控制和光电管的角度调整及位置调整。

所述的一维回转机构，其特征在于：所述的一维回转机构由一维动臂和第二直线驱动杆组成，一维动臂通过回转副与三维动臂相连接，第二直线驱动杆一端通过球铰与一维动臂相连接，第二直线驱动杆另一端通过球铰与三维动臂相连接。第二直线驱动杆驱动一维动臂运动，实现一维动臂绕回转副轴线的一维转动，可实现光电管的小行程控制和光电管的位置调整。

所述的光电管夹持机构由左臂、右臂、定位块、转轴、滑块、导轨、第三连杆、第四连杆、连接板和第三直线驱动杆组成，连接板通过螺钉直接连接到一维动臂上， 第三直线驱动杆水平放置在连接板上，一端通过转动副连接在连接板上，第三直线驱动杆的另一端连接在滑块上，滑块在导轨中直线方向运动，第三连杆一端通过转动副连接在滑块上，第三连杆另一端通过转动副连接在右臂上，第四连杆一端通过转动副连接在滑块上，第四连杆另一端通过转动副连接在左臂上，左臂和右臂通过转轴连接，转轴连接在连接板上，定位块固定在左臂一端。光电管夹持机构通过直线驱动杆驱动滑块在导轨中作直线运动，带动连杆转动，进而实现左臂、右臂的张合，从而实现光电管的夹紧和松开。

所述的激光陀螺合光装配中待装配光学元件由谐振腔体、平面镜、合光棱镜以及光电管组成，所述的平面镜水平放置在激光陀螺激光束出射口，合光棱镜水平放置在平面镜上，在装配工作时，光电管被光电管夹持机构夹持，光电管的运动平面与合光棱镜的斜面平行，谐振腔体安装在激光陀螺抖动装置上。

所述的激光陀螺抖动装置由一个支架、两个抖动轮安装架、一个抖动轮、一个腔体安装机构、两个定位块及一个大圆螺母组成；支架固定在光学平台的中间位置，抖动轮与两个抖动轮安装架通过螺钉连接，一端与支架固定，另一端与腔体安装机构连接，两个定位块分别固定在腔体安装机构的左、右下角形成V形结构，与腔体安装机构上的圆柱面一起实现谐振腔体的精确定位，以保证平面镜的上表面与水平面平行，大圆螺母与腔体安装机构上的螺纹连接，用于实现谐振腔体的压紧；抖动轮上粘贴压电陶瓷，用以实现谐振腔体的抖动。

光电管的位置调整、角度调整由三维回转机构、一维回转机构完成，光电管的夹持、定位由光电管夹持机构实现。

本发明较现有技术而言，具有如下显而易见的突出实质性特点和显著技术进步：结构简单，可操作性好，定位精度高，输出轨迹灵活，工作空间大，能够有效地提高光电管调整效率，进而提高激光陀螺合光工艺的质量和效率。

附图说明

图1为本发明所述一种用于激光陀螺合光装配的光电管调整装置结构示意图

图2为本发明所述一种用于激光陀螺合光装配的光电管调整装置的待装配的光学元件示意图

图3为本发明所述一种用于激光陀螺合光装配的光电管调整装置光电管调整机构的结构示意图

图4为本发明所述一种用于激光陀螺合光装配的光电管调整装置三维回转机构的结构示意图

图5为本发明所述一种用于激光陀螺合光装配的光电管调整装置一维回转机构的结构示意图

图6为本发明所述一种用于激光陀螺合光装配的光电管调整装置光电管夹持机构的结构示意图

图7为本发明所述一种用于激光陀螺合光装配的光电管调整装置激光陀螺抖动装置的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图及优选实施例对本发明的技术方案作进一步说明。

实施例一：

对照图1，本用于激光陀螺合光装配的光电管调整装置，包括一个光学平台（1）、一个光电管调整机构（2）、激光陀螺抖动装置（4）及激光陀螺合光装配中待装配光学元件（3），所述光电管调整机构（2）安装在光学平台(1)右侧，激光陀螺抖动装置（4）安装在光学平台左侧，激光陀螺合光装配中待装配光学元件（3）中的谐振腔体(5)安装在激光陀螺抖动装置（4）上，激光陀螺合光装配中待装配光学元件（3）的平面镜（6）和合光棱镜（7）放置在谐振腔体（5）上，所述光电管调整机构（2）内有直线驱动杆（20、33）联合旋转驱动杆（16、25）驱动其活动并实现联动，并有直线驱动杆（44）驱动对激光陀螺合光装配中待装配光学元件（3）中的光电管（8）的夹持，从而实现光电管（8）的调整。

实施例二：本实施例与实施例一基本相同，特别之处如下：

对照图1、2，所述的激光陀螺合光装配中待装配光学元件（3）由谐振腔体(5)、平面镜（6）、合光棱镜（7）以及光电管（8）组成，所述的平面镜（6）水平放置在激光陀螺（5）激光束出射口，合光棱镜（7）水平放置在平面镜（6）上，在装配工作时，光电管（8）被光电管夹持机构夹持，光电管（8）的运动平面与合光棱镜（7）的斜面平行，谐振腔体（5）安装在激光陀螺抖动装置（4）上。

对照图1、3，所述光电管调整机构，包括一个底板（9）、一个三维回转机构（10）、一个一维回转机构（11）及一个光电管夹持机构（12）组成；所述的底板（9）固定在光学平台（1）的右侧，三维回转机构（10）通过球铰（22）与底板（9）连接，一维回转机构（11）通过回转副（13）与三维回转机构（10）连接，光电管夹持机构（12）通过直接与一维回转机构（11）连接。光电管（8）的位置调整、角度调整由三维回转机构（10）、一维回转机构（11）完成，光电管（8）的夹持、定位由光电管夹持机构（12）实现。

对照图1、3、4，所述的三维回转机构（10）包括一个三维动臂（23）、一个第一直线驱动杆（20）、一个第一旋转驱动杆（25）、一个第一连杆（28）、一个第二旋转驱动杆（16）和一个第二连杆（15），所述三维动臂（23）通过一个球铰（22）与底板（9）相连接，第一直线驱动杆（20）一端通过一个球铰（18）与三维动臂（23）相连接，第一直线驱动杆（20）另一端通过另一个球铰（21）与底板（9）相连接，第一旋转驱动杆（25）一端通过一个虎克铰链（24）与底板（9）相连接，第一旋转驱动杆（25）另一端通过虎克铰链（26）与第一连杆（28）相连接，第一连杆（28）另一端通过一个球铰（27）与三位动臂（23）相连接，第二旋转驱动杆（16）一端通过一个转动副（17）与底板（9）相连接，第二旋转驱动杆（16）另一端通过转动副（19）与第二连杆（15）相连接，第二连杆（15）另一端通过一个球铰（14）与三位动臂（23）相连接。

对照图1、3、5，所述的一维回转机构（11）由一维动臂（41）和第二直线驱动杆（33）组成，一维动臂（31）通过转动副（13）与三维动臂（23）相连接，第二直线驱动杆（33）一端通过球铰（35）与一维动臂（31）相连接，第二直线驱动杆（33）另一端通过球铰（32）与三维动臂（23）相连接。

对照图1、3、6，所述的光电管夹持机构（12）由左臂（38）、右臂（39）、定位块（37）、转轴（51）、滑块（43）、导轨（40）、第一连杆（42）、第二连杆（49）、连接板（47）、第三直线驱动杆（44）组成，连接板（47）通过螺钉直接连接到一维动臂（31）上， 第三直线驱动杆（44）水平放置在连接板（47）上，一端通过转动副（46）连接在连接板（47）上，第三直线驱动杆（44）的另一端连接在滑块（43）上，滑块（43）在导轨（40）中直线方向运动，第一连杆（42）一端通过转动副（48）连接在滑块（43）上，第一连杆（42）另一端通过转动副（41）连接在右臂（39）上，第二连杆（49）一端通过转动副（48）连接在滑块（43）上，第二连杆（49）另一端通过转动副（50）连接在左臂（38）上，左臂（38）和右臂（39）通过转轴（51）连接，转轴（51）连接在连接板上（47），定位块（37）固定在左臂（38）一端。光电管夹持机构（12）通过直线驱动杆（44）驱动滑块（43）在导轨（40）中直线运动，带动连杆（42、49）转动，进而实现左臂（38）、右臂（39）的张合，从而实现光电管（8）的夹紧和松开。

对照图1、2、7，所述的激光陀螺抖动装置（4）由一个支架（52）、两个抖动轮安装架（53）、一个抖动轮（54）、一个腔体安装机构（55）、两个定位块（56）及一个大圆螺母（57）组成；支架（52）固定在光学平台（1）的中间位置，抖动轮（54）与两个抖动轮安装架（53）通过螺钉连接，一端与支架（52）固定，另一端与腔体安装机构（55）连接，两个定位块（56）分别固定在腔体安装机构（55）的左、右下角形成V形结构，与腔体安装机构（55）上的圆柱面一起实现谐振腔体（5）的精确定位，以保证平面镜（6）的上表面与水平面平行，大圆螺母（57）与腔体安装机构（55）上的螺纹连接，用于实现谐振腔体（5）的压紧；抖动轮（54）上粘贴压电陶瓷，用以实现谐振腔体（5）的抖动。

实施例三：本实施例与实施例一基本相同，特别之处如下：

对照图1、2、3、4、5、6、7，所述光电管（8）被光电管夹持机构（12）所夹持，通过控制光电管夹持机构（12）中的直线驱动杆（44）实现对光电管（8）的松开和夹紧；通过联动控制光电管调整机构（2）中的第一直线驱动杆（20）、第一旋转驱动杆（25）和第二旋转驱动杆（16）实现光电管夹持机构（12）绕三个坐标轴的转动，从而实现光电管（8）绕三个坐标轴的转动；通过控制第二直线驱动杆（33）实现光电管夹持机构（12）平移运动，从而实现光电管（8）的平移运动，通过联动控制第一直线驱动杆（20）、第一旋转驱动杆（25）和第二旋转驱动杆（16）和第二直线驱动杆（33）实现对光电管（8）的夹紧、松开以及实现对光电管（8）的位置、角度调整，进而达到合光要求。

Claims (7)

1.一种用于激光陀螺合光装配的光电管调整装置，包括一个光学平台（1）、一个光电管调整机构（2）、激光陀螺抖动装置（4）及激光陀螺合光装配中待装配光学元件（3），其特征在于：所述光电管调整机构（2）安装在光学平台(1)右侧，激光陀螺抖动装置（4）安装在光学平台左侧，激光陀螺合光装配中待装配光学元件（3）中的谐振腔体(5)安装在激光陀螺抖动装置（4）上，激光陀螺合光装配中待装配光学元件（3）的平面镜（6）和合光棱镜（7）放置在谐振腔体（5）上，所述光电管调整机构（2）内有直线驱动杆（20、33）联合旋转驱动杆（16、25）驱动其活动并实现联动，并有直线驱动杆（44）驱动对激光陀螺合光装配中待装配光学元件（3）中的光电管（8）的夹持，从而实现光电管（8）的角度和位置调整。

2.根据权利要求1所述的一种用于激光陀螺合光装配的光电管调整装置，其特征在于：所述光电管调整机构（2）包括一个底板（9）、一个三维回转机构（10）、一个一维回转机构（11）及一个光电管夹持机构（12），所述的底板（9）固定在光学平台（1）台面的右侧，三维回转机构（10）下端通过一个球铰（22）与底板（9）铰连，一维回转机构（11）中部通过回转副（13）与三维回转机构（10）上端转动连接，光电管夹持机构（12）的一端通过螺钉直接与一维回转机构（11）的一端连接。

3.根据权利要求2所述的一种用于激光陀螺合光装配的光电管调整装置，其特征在于：所述的三维回转机构（10）包括一个三维动臂（23）、一个第一直线驱动杆（20）、一个第一旋转驱动杆（25）、一个第一连杆（28）、一个第二旋转驱动杆（16）和一个第二连杆（15），所述三维动臂（23）通过一个球铰（22）与底板（9）铰连，第一直线驱动杆（20）一端通过一个球铰（18）与三维动臂（23）铰连，第一直线驱动杆（20）另一端通过另一个球铰（21）与底板（9）铰连，第一旋转驱动杆（25）一端通过一个虎克铰链（24）与底板（9）铰连，第一旋转驱动杆（25）另一端通过转动副（26）与第一连杆（28）铰连，第一连杆（28）另一端通过一个球铰（27）与三位动臂（23）铰连，第二旋转驱动杆（16）一端通过一个虎克铰链（17）与底板（9）铰连，第二旋转驱动杆（16）另一端通过转动副（19）与第二连杆（15）铰连，第二连杆（15）另一端通过一个球铰（14）与三位动臂（23）铰连。

4.根据权利要求3所述的一种用于激光陀螺合光装配的光电管调整装置，其特征在于：所述的一维回转机构（11）包括一个一维动臂（41）和一个第二直线驱动杆（33），所述一维动臂（31）中部通过转动副（13）与三维动臂（23）上端铰连，第二直线驱动杆（33）一个通过一个球铰（35）与一维动臂（31）铰连，第二直线驱动杆（33）另一端通过另一个球铰（32）与三维动臂（23）铰连。

5.根据权利要求4所述的一种用于激光陀螺合光装配的光电管调整装置，其特征在于：所述的光电管夹持机构（12）包括一个左臂（38）、一个右臂（39）、一个定位块（37）、一个转轴（51）、一个滑块（43）、一个导轨（40）、一个第三连杆（42）、一个第四连杆（49）、一个连接板（47）和一个第三直线驱动杆（44），所述连接板（47）通过螺钉直接连接到一维动臂（31）一端；所述第三直线驱动杆（44）水平放置在连接板（47）上，第三直线驱动杆（44）一端通过转动副（46）铰连在连接板（47）上，第三直线驱动杆（44）的另一端铰连在滑块（43）上，所述滑块（43）在导轨（40）中沿直线方向运动；所述第三连杆（42）一端通过转动副（48）铰连在滑块（43）上，第三连杆（42）另一端通过转动副（41）铰连在右臂（39）上；所述第四连杆（49）一端通过转动副（48）铰连在滑块（43）上，第四连杆（49）另一端通过转动副（50）铰连在左臂（38）上，左臂（38）和右臂（39）通过转轴（51）铰连，转轴（51）连接在连接板上（47），定位块（37）固定在左臂（38）一端。

6.根据权利要求1所述的一种用于激光陀螺合光装配的光电管调整装置，其特征在于：所述的激光陀螺合光装配中待装配光学元件（3）由谐振腔体(5)、平面镜（6）、合光棱镜（7）以及光电管（8）组成，所述的平面镜（6）水平放置在激光陀螺（5）激光束出射口，合光棱镜（7）水平放置在平面镜（6）上，在装配工作时，光电管（8）被光电管夹持机构夹持，光电管（8）的运动平面与合光棱镜（7）的斜面平行，谐振腔体（5）安装在激光陀螺抖动装置（4）上。

7.根据权利要求1所述的一种用于激光陀螺合光装配的光电管调整装置，其特征在于：所述的激光陀螺抖动装置（4）由一个支架（52）、两个抖动轮安装架（53）、一个抖动轮（54）、一个腔体安装机构（55）、两个定位块（56）及一个大圆螺母（57）组成；支架（52）固定在光学平台（1）的中间位置，抖动轮（54）与两个抖动轮安装架（53）通过螺钉连接，一端与支架（52）固定，另一端与腔体安装机构（55）连接，两个定位块（56）分别固定在腔体安装机构（55）的左、右下角形成V形结构，与腔体安装机构（55）上的圆柱面一起实现谐振腔体（5）的精确定位，以保证平面镜（6）的上表面与水平面平行，大圆螺母（57）与腔体安装机构（55）上的螺纹连接，用于实现谐振腔体（5）的压紧；抖动轮（54）上粘贴压电陶瓷，用以实现谐振腔体（5）的抖动。